Fatigue Design of Cables for Energy Transport

Under vann brukes strømkabler til å distribuere strøm til offshoreinstallasjoner. Strømkablene består av innvendige strømledere som er beskyttet av flere lag med materiale. Ekstruderte blyhylser fungerer som et beskyttende lag mot inntrenging av sjøvann. Under ekstrudering av disse hylsene av bly kan det forekomme små ujevnheter i materialet. Strømkablene blir utsatt for syklisk belastning, og det er avgjørende at de tåler belastningen kablene blir utsatt for. I det beskyttende laget er det en Pb-Sb-Sn-legering som brukes. Det er av stor interesse å beregne utmattingslevetiden til dette beskyttende laget, og da spesielt med tanke på effekten av ujevnhetene. Dette er komplisert å undersøke på grunn av materialets høye duktilitet og lave smeltetemperatur, noe som fører til tidsavhengig deformasjon allerede ved romtemperatur. Hensikten med denne oppgaven er å undersøke hvordan ujevnheter påvirker utmattelseslevetiden til blyhylser. Resultater fra fysiske tester er blitt brukt til å lage en materialmodell som gjenskaper materialresponsen til syklisk belastning ved bruk av Isight. "Power law"-modellen er brukt, noe som har gitt tilfredsstillende resultater. Det er laget FEM i Abaqus, både med og uten ujevnheter, for å teste hvordan dette påvirker utmattingslevetiden. Videre har det blitt laget kurver med tøyning mot levetid for tester utført med en tøyningshastighet på 1E-2s^-1 og 1E-3s^-1. Dette har blitt gjort med det som tilsvarer den høyeste Von Mises-tøyningen og den nominelle tøyningen, for modeller med og uten ujevnheter. Oppgaven består av en solid litteratur- og teorigjennomgang, etterfulgt av utredning av utmattingslevetiden for blyhylsene. Resultatene indikerer at levetiden er noe forkortet på grunn av tilstedeværelsen av ujevnheter, hvor den gjennomsnittlige reduksjonen er 70% for testene med en tøyningshastighet på 1E-2s^-1 og 30% for testene med en tøyningshastighet på 1E-3s^-1. I fremtidig arbeid er det anbefalt å bruke mer nøyaktige målinger av ujevnhetene som forekommer i blyhylsene, for bruk i FEM og testing. Det bør utføres flere tester der like lasttilfeller benyttes, både med og uten ujevnheter